上一篇BMS算法中定义SOC需考虑哪些因素介绍了关于SOC算法的理解，讨论了如何定义SOC才能更为全面的评估电池荷电状态。在BMS算法研究的初期SOC（state of charge）和SOS（state of safe）是最容易得到关注的算法，这两个算法的准确性能直接影响动力电池的可用性和安全性，避免车辆在行驶中抛锚，充电中过充，直接关系产品的使用和用户的安全。而随着动力电池应用的进一步推进，如何更精确的评估系统的实时性能状态，对电池进行最优的管理，给予车辆最强劲的输出能力，最高效的制动能量回收，延长电池使用寿命越来越得到了重视。

　　动力电池功率边界SOP（state of power）算法的目的就是权衡多重因素的影响指导控制单元（如VCU）更合理的使用动力电池系统。对于纯电动车辆，动力电池是唯一的能量获取来源SOP策略相对简单，而对于混合动力车辆而言，一方面动力电池容量小则必然在运行中需要高倍率输出，对功率平稳输出的优化就更为重要。另一方面内燃机系统（或燃料电池系统）如何与动力电池进行功率分配才得以实现低能耗、高性能也需要通过SOP算法来优化。说个通熟易懂的比方：如果头文字D中车手们开的是电动汽车，高桥凉介抱着电脑标定的就是SOP参数。用户可以根据实际需求来选择是希望车辆性能更强劲或是电池系统寿命更长久。

　　SOP算法设计不仅仅取决于电芯特性本身，同时与pack系统设计技术，整车功率需求及工况特性都有着密切的关系。从算法设计上可以分别从Pack评估、Cell评估、Fault评估、实车运行标定四方面进行。

1.Pack评估

评估Pack功率边界的第一步是需要通过电芯实验、热仿真分析、数据拟合得到如下四张表。即在不同温度、SOC时刻的持续放电功率、脉冲放电功率、持续充电功率、脉冲充电功率。如脉冲功率可先通过HPPC实验获取电芯内阻特性曲线，从而计算基于电芯功率特性的脉冲边界。需要注意的是在通常情况下电芯在45℃以上的功率性能可能比常温下更加优异，因此pack功率边界还需要结合pack热管理能力和电芯寿命衰减特性对功率边界进行优化。

得到了脉冲功率和持续功率的lookup table后，接下去要思考什么时候允许脉冲功率输出，什么时候只允许持续功率输出。如下图所示：电池系统在启动初期对VCU发送功率边界为脉冲功率，当实际运行电流超过允许的持续电流时，对超过部分进行功率积分，当累计溢出功率超过设定值后，BMS按设定速率不断降低功率边界至当前电池的持续功率，直至电池功率特性恢复后功率边界再按特定速率返回脉冲功率。

由此我将功率边界问题想像为"水箱模型"。水箱下方的出水龙头表示当前实际的输出功率，水箱上方的进水龙头的流速表示电池自身的功率恢复能力。水箱中的水容量代表电池可承受的脉冲功率输出的能力（pulse power - continuous power）* t。当水箱中的水降至warning line 则需要通过降低功率边界减少出水量，当水箱水位达到reset line则可允许出水量达到脉冲值。通过这个简单的物理模型我们就可以用算法来计算实时的功率边界曲线。

2.Cell评估

Cell评估的目的是对Pack评估的结果进行补充，防止电池组系统中的一致性差异导致个别极端的cell不满足当前状态（SOC&温度）的功率性能。一旦出现了类似情况可能导致单体过充、过放的事件。因此在pack评估的基础上同时叠加cell评估。如下图所示的表中定义了在不同电压值下电池允许的放电和充电功率。

　　3.Fault评估

由于电池组系统中可能出现除电池以外的其他故障，如绝缘故障、通信故障、热管理系统故障等。当触发该类故障是可能导致系统整体性能的下降，需要降低功率输出或者进入跛行模式。因此还需要考虑故障状态调节功率边界。

4.实车运行标定

上述三部分主要从电池系统的角度进行了最优功率边界的设计，但动力电池作为整车的零部件之一，局部最优的考虑或许得不到整体最优，因此实车运行标定是必不可少的环节，甚至可以说起到画龙点睛的作用。比如从电池实验数据上看很容易得出高倍率的充放电会加速电池寿命衰减，那电池的功率边界区间是否是越窄对延长电池寿命越有帮助呢？我通过下面的案例来论证一下。

此前参与某款燃料电池与锂电池混动车型的开发。电机峰值功率75kw，燃料电池最大输出功率35kw。由于燃料电池功率响应速率较迟缓，瞬间的功率需求由动力电池输出。7.4版本的软件中充电功率限制在22kw，实际跑车的现象是电池温升较快，且soc较难控制在理想工作区间（40%~55%）。进一步分析原因在于充电功率边界限制在22kw导致燃料电池的输出偏低，车辆加速时80%的功率需求加载在了动力电池上，导致运行期间动力电池吞吐量较大，且放出电量与充入电量不平衡。在7.7版本的软件中对充电功率限制标定为33kw，从而更大程度的发挥了燃料电池的输出，从运行数据上看动力电池吞吐量显著降低，充放电电量更为平衡，电池温升也得到了有效的控制。可谓放大了功率边界区间反而减少了功率负担。

总结：

动力电池功率边界的设计对提升整车性能、避免动力电池触发运行故障、延长动力电池寿命等方面有着极其关键的作用。在实现SOP算法过程中需充分考虑电芯、热管理、故障处理等因素的影响，同时实车运行标定对整体系统的优化有着非凡的意义。

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动力电池系统开发管理